基于最小二乘擬合的星等標(biāo)定方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于最小二乘擬合的星等標(biāo)定方法，用于解決現(xiàn)有星等標(biāo)定方法精度差的技術(shù)問題。技術(shù)方案是在已知恒星星等和恒星在圖像上的灰度和基礎(chǔ)上，對恒星進行分類處理，選擇訓(xùn)練恒星作為最小二乘擬合參數(shù)，擬合灰度和與恒星星等的關(guān)系函數(shù)。然后，利用訓(xùn)練出來的關(guān)系函數(shù)計算測試恒星星等，與測試恒星的已知星等做比較，計算恒星星等的標(biāo)定誤差，測試擬合模型的精度，最后使用該函數(shù)計算待測星星等。由于采用最小二乘擬合方法擬合星等和灰度值函數(shù)，使得星等標(biāo)定的誤差達到最小，使標(biāo)定中星等和灰度值保證時刻對應(yīng)，保證了碎片星等標(biāo)定結(jié)果的魯棒性，提高了星等標(biāo)定的精度。
【專利說明】基于最小二乘擬合的星等標(biāo)定方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種星等標(biāo)定方法，特別涉及一種基于最小二乘擬合的星等標(biāo)定方 法。

【背景技術(shù)】
[0002] 文獻"CCD在衛(wèi)星星等測量中的應(yīng)用，半導(dǎo)體光電，2008, 29 (3) : 447-450"公開了 一種基于C⑶星空圖像的衛(wèi)星星等標(biāo)定方法。該方法基于恒星在(XD探測器成像圖像上的 灰度值和恒星的照度成線性關(guān)系的基礎(chǔ)上，利用恒星的照度和恒星的星等相對比值關(guān)系公 式得到恒星星等與恒星灰度值的對應(yīng)關(guān)系公式，利用此關(guān)系公式，在相同的衰減片和相同 的積分時間等探測條件下由探測衛(wèi)星的灰度值計算得出其星等。恒星和待測星的灰度值由 恒星和待測星圖像區(qū)域灰度和減去周圍的背景值得到。在測量過程中要求嚴(yán)格控制衰減片 和探測器積分時間，且在測量時選取的恒星的位置要符合和待測星位置相近的要求。通過 該方法解決星等標(biāo)定問題。但是，由于圖像中恒星的灰度值受到環(huán)境和相機噪聲的影響， 文獻中的相對比值法計算待測星星等時使用的恒星灰度和在噪聲的影響下會給星等標(biāo)定 帶來誤差，且不同恒星的噪聲影響不同，那么選取不同的恒星作參照時會得到不同的衛(wèi)星 星等結(jié)果，無法確定選取那一顆恒星得到的星等值最精確；文獻中采用的相對比值法計算 公式的系數(shù)選定是依據(jù)恒星相差5個星等，照度相差100倍得到的，但是在實際的觀測圖像 中，由于圖像中星點灰度值受到各種噪聲影響，照度和灰度值之間的關(guān)系并非嚴(yán)格的線性 關(guān)系，因此，直接采用該系數(shù)計算星等時，計算結(jié)果精確度無法確定。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 為了克服現(xiàn)有星等標(biāo)定方法精度差的不足，本發(fā)明提供一種基于最小二乘擬合的 星等標(biāo)定方法。該方法在已知恒星星等和恒星在圖像上的灰度和基礎(chǔ)上，對恒星進行分類 處理，選擇訓(xùn)練恒星作為最小二乘擬合參數(shù)，擬合灰度和與恒星星等的關(guān)系函數(shù)。然后，利 用訓(xùn)練出來的關(guān)系函數(shù)計算測試恒星星等，與測試恒星的已知星等做比較，計算恒星星等 的標(biāo)定誤差，測試擬合模型的精度，最后使用該函數(shù)計算待測星星等。由于采用最小二乘擬 合方法擬合星等和灰度值函數(shù)，使得星等標(biāo)定的誤差達到最小，能夠針對具體圖像進行星 等標(biāo)定模型的參數(shù)實時擬合，使得星等標(biāo)定模型依據(jù)具體圖像性質(zhì)標(biāo)定該圖像上碎片星等 值，使標(biāo)定中星等和灰度值保證時刻對應(yīng)，而不因圖像拍攝環(huán)境和拍攝時刻影響，導(dǎo)致碎片 的標(biāo)定誤差不確定性和標(biāo)準(zhǔn)不一致性，保證了碎片星等標(biāo)定結(jié)果的魯棒性，不會因為噪聲 的影響而出現(xiàn)星等標(biāo)定結(jié)果誤差太大的情況，可以提高星等標(biāo)定的精度。
[0004] 本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種基于最小二乘擬合的星等標(biāo)定 方法，其特點是包括以下步驟：
[0005] 步驟一、基于C⑶觀測圖像得到的恒星星等集合、恒星灰度值集合和待測星 等空間碎片灰度值。用m表示恒星星等值集合，集合中每個元素對應(yīng)每顆恒星星等 值111={111 1，1112，...，1111;}，用6表示恒星灰度值集合，集合中每個元素對應(yīng)每顆恒星灰度 值G = ^，匕，...^}，應(yīng)同一顆恒星，其中，k為圖像中的恒星數(shù)目，空間 碎片灰度值用Gd表示。首先，將恒星星等值集合和灰度值集合分類成星等標(biāo)定訓(xùn)練組 數(shù)據(jù)和測試組數(shù)據(jù)，對恒星按星等排序得到集合m' ={m' pm' 2，...，m' k}，其中 m，2>，...，>m，k，則對應(yīng)的恒星灰度和序列集合為G' ={G，i，G' 2，...，G' k}。 從中挑出奇數(shù)位作為模型訓(xùn)練參數(shù)，偶數(shù)位為模型測試參數(shù)，即若k為偶數(shù)時集合m' x = (11^ i，!!!' 2n_J 和集合 G' dG' 3，...，G' 2lri}為星等標(biāo)定訓(xùn)練參 數(shù)，集合 m' c={m' 2,11^ 2n}和集合 G' c={G' 2，G' 4,..., 2n}為星等 標(biāo)定測試參數(shù)，其中2n = k;否則集合m' i，!!!' v...，!]!' 2n+1}和集合G' x = {G' dG' 2n+1}為星等標(biāo)定訓(xùn)練參數(shù)，集合m'。=1^ am' 2n}和集 合G' e={G' 2，G' 為星等標(biāo)定測試參數(shù)，其中2n = k-l。
[0006] 步驟二、根據(jù)恒星星等和灰度值的關(guān)系，考慮到恒星的灰度值受噪聲影響造成的 公式標(biāo)定誤差，采用基于m = a-blogG模型的最小二乘法進行擬合，擬合的過程即為訓(xùn)練參 數(shù)a和b的過程。此時采用星圖中恒星數(shù)k為偶數(shù)，k為奇數(shù)是擬合方法相同，將樣本恒星 的星等值集合 m' x={m' Dm' 2n_J 和集合 G' X={G' dG' 2n_J 代入到m = a-blogG模型中：
[0007]

【權(quán)利要求】
1. 一種基于最小二乘擬合的星等標(biāo)定方法，其特征在于包括以下步驟： 步驟一、基于CCD觀測圖像得到的恒星星等集合、恒星灰度值集合和待測星等 空間碎片灰度值；用m表示恒星星等值集合，集合中每個元素對應(yīng)每顆恒星星等值 m = {1?,!?,...，mk}，用G表示恒星灰度值集合，集合中每個元素對應(yīng)每顆恒星灰度 值G = {&，&，...&}，HijPGi對應(yīng)同一顆恒星，其中，k為圖像中的恒星數(shù)目，空間 碎片灰度值用Gd表示；首先，將恒星星等值集合和灰度值集合分類成星等標(biāo)定訓(xùn)練組 數(shù)據(jù)和測試組數(shù)據(jù)，對恒星按星等排序得到集合m' ={m' pm' 2，...，m' k}，其中 m' 2>，...，>m' k，則對應(yīng)的恒星灰度和序列集合為G' ={G/，G2'，...，G' k}; 從中挑出奇數(shù)位作為模型訓(xùn)練參數(shù)，偶數(shù)位為模型測試參數(shù)，即若k為偶數(shù)時集合m' x=IV nm' 3,...,111' 2n_J 和集合 G' X=IG' dG' 3，...，G' 2lri}為星等標(biāo)定訓(xùn)練參 數(shù),集合 m' C= {m' am' 4,...,111' 2n}和集合 G' C= {G' 2, G' 4,...,6' 2n}為星等 標(biāo)定測試參數(shù)，其中2n = k;否則集合m' X=IV Dm' 2n+1}和集合G' x = {G' dG' 2n+1}為星等標(biāo)定訓(xùn)練參數(shù)，集合m'。=Im' am' 4,...,111' 2n}和集 合G' e={G' 2，G' 4,...,6' 為星等標(biāo)定測試參數(shù)，其中2n = k-l; 步驟二、根據(jù)恒星星等和灰度值的關(guān)系，考慮到恒星的灰度值受噪聲影響造成的公式 標(biāo)定誤差，采用基于m = a_blog G模型的最小二乘法進行擬合，擬合的過程即為訓(xùn)練參數(shù)a 和b的過程；此時采用星圖中恒星數(shù)k為偶數(shù)，k為奇數(shù)是擬合方法相同，將樣本恒星的星 等值集合 m' x={m' 3,...,111' 2lri}和集合 G' X={G' G' 3,...,6' 2lri}代入 到m = a-blogG模型中：
計算出參數(shù)a和b便完成了星等標(biāo)定公式的最小二乘擬合計算，得到星等標(biāo)定關(guān)系函 數(shù)模型m = a-blogG，該模型可以實現(xiàn)輸入灰度值得到擬合星等的效果； 步驟三、利用最小二乘擬合得到的星等標(biāo)定函數(shù)計算測試恒星的星等值，即將測試恒 星的灰度和集合G'。= {G' 2, G' 2n}中每顆恒星灰度值代入星等標(biāo)定函數(shù)中， 得到每顆恒星對應(yīng)的標(biāo)定星等集合先，n為測試星等的個數(shù)；計算恒星 標(biāo)定星等和恒星真實星等m' C=Im' 4,...,111' 2n}的誤差：
式中，O為標(biāo)定的平均誤差；通過標(biāo)定誤差檢測最小二乘法星等標(biāo)定的精度； 步驟四、將碎片的灰度和Gd代入星等標(biāo)定關(guān)系函數(shù)中，計算出碎片的對應(yīng)星等md，且碎 片的星等誤差范圍為[md-〇，md+〇 ]。
【文檔編號】G06T7/00GK104331888SQ201410598546
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年10月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月30日
【發(fā)明者】張艷寧, 孫文靜, 李海森, 孫瑾秋 申請人:西北工業(yè)大學(xué)